CN204550614U - 自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱 - Google Patents
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Abstract
自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱，它借助两套XYZ轴位移装置让两个摄像头从培养物的上方与下方分别选取目标，分别聚焦拍摄。计算机RS22C接口的RTS接级联的两块74HC164的时钟端，DTR接第一块74HC164的串行数据输入端，TXD接两块74HC273的时钟端，两块74HC273的输入与74HC164的输出一一连接，两块74HC273的输出端中的十二个分别接到六组步进电机驱动电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物实验领域的生物培养设备，具体涉及一种自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱。
背景技术
视频观察光照培养箱内的培养物希望整体清晰成像。《视频记录可调光波光照培养箱》（ZL 2013205546840，授权公告日：2014-02-05）用摄像头隔着双层真空玻璃隔板拍摄培养物，这仅仅是一个初步的尝试。
发明内容
本实用新型提供一种自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱，该光照培养箱安排两个摄像头，它俩可以分别作平面移动以选取目标，在竖直方向移动以调节拍摄的物距，一个拍摄培养物的上部，另一个拍摄培养物的底部。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括一台光照培养箱、两套XYZ轴位移装置、两个摄像头、一台计算机、两块MAX232、两块74HC164、两块74HC273以及+5V电源；其中，两套XYZ轴位移装置分别通过其中的第一套直线轴位移装置的金属底板上的销钉孔安装到光照培养箱内部的顶部与底部，两个摄像头各自安置在一套XYZ轴位移装置中的第三套直线轴位移装置的滑台上，各自通过USB电缆连接到计算机的一个USB接口；计算机的RS232C接口的两根输出联络线以及串行数据输出端经过两块电平转换电路MAX232以后分别变换成TTL电平信号RTS与DTR以及TXD，它们各自连接有一个下拉电阻，RTS还分别连接到两块74HC164的时钟端，DTR连接到第一块74HC164的一个串行数据输入端，TXD连接到两块74HC273的时钟端，第一块74HC164的另一个串行数据输入端、两块74HC164的清零端以及两块74HC273的清零端都连接到+5V电源的正极，两块74HC164的十六个输出端与两块74HC273的十六个输入端D一一连接，第一块74HC164的最高位输出端QH还连接到第二块74HC164的两个串行数据输入端，两块74HC273的十六个输出端各自连接有一个下拉电阻，第一块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第一套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，第二块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第二套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线。
所述一套XYZ轴位移装置包括三套直线轴位移装置；其中，第二套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔以及第一套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第一套直线轴位移装置的滑台上，第三套直线轴位移装置通过其第一块金属板上的销钉孔以及第二套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第二套直线轴位移装置的滑台上；这三套直线轴位移装置的滚珠丝杆相互垂直。
所述一套直线轴位移装置包括两根光轴、一根滚珠丝杆、两个法兰直线轴承、三个直线轴承、三个螺母座、一个滑台、两块金属板、一块金属底板、一个步进电机、一个步进电机架以及一组步进电机驱动电路；其中，两根光轴以及滚珠丝杆彼此平行，各自穿过一个直线轴承，这三个直线轴承上各自配合有一个螺母座，滑台是一个金属板，滑台上面开设有销钉孔，滑台通过螺丝同时固定在上述三个螺母座上；两块金属板各自开设有左、中、右三个圆孔，第一根光轴的两端分别安装在这两块金属板的左圆孔上，通过这两个左圆孔上的螺丝固定，第二根光轴的两端分别安装在这两块金属板的右圆孔上，通过这两个右圆孔上的螺丝固定；两块金属板上中间的圆孔各自通过螺丝安装一个法兰直线轴承，滚珠丝杆的一端安置在第一块金属板上的法兰直线轴承中，滚珠丝杆的另一端穿过第二块金属板上的法兰直线轴承，然后连接到一个联轴器的一端，该联轴器的另一端连接到一个步进电机的轴，该步进电机通过步进电机架安置到该套直线轴位移装置的金属底板上，并与一组步进电机驱动电路配合；两块金属板都安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，两块金属板以及金属底板上分别开设有销钉孔。
本实用新型的有益效果是：借助两套XYZ轴位移装置，两个摄像头既可以分别选取目标又可以分别聚焦目标，为从培养物的上方与下方分别实施自动化拍摄提供了物质基础。
附图说明：
下面结合附图进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型主要的结构方框图。
图2是计算机RS232C接口的电平转换电路图，其中，信号名称后括号内的数字系该信号线在计算机RS232C接口中的排序。
图3是计算机RS232C接口信号RTS、DTR以及TXD控制六个步进电机正转或者反转的电路图。
图1中，1. 光照培养箱，2. 计算机，21. 第一个计算机USB接口，22. 第二个计算机USB接口，23. 计算机RS232C接口，3. 第一个摄像头，4. 第一套XYZ轴位移装置，41. - 43. 第一套XYZ轴位移装置上的一个步进电机及其一组步进电机驱动电路，6. 第二套XYZ轴位移装置，61. 第二个摄像头。
具体实施方式
图1中，第二套XYZ轴位移装置（6）与第一套XYZ轴位移装置（4）的结构相同，分别安装在光照培养箱（1）的顶部与底部。第一套XYZ轴位移装置（4）包括三套直线轴位移装置，这三套直线轴位移装置分别安装有一个步进电机及其一组步进电机驱动电路（41）、一个步进电机及其一组步进电机驱动电路（42）以及一个步进电机及其一组步进电机驱动电路（43）。第一个摄像头（3）安装在第一套XYZ轴位移装置（4）的第三套直线轴位移装置的滑台上，因此，第一个摄像头（3）可以作三维直线移动，它与第二个摄像头（61）分别通过USB电缆连接到计算机（2）的第一个USB接口（21）与第二个USB接口（22）。
第一套XYZ轴位移装置（4）以及第二套XYZ轴位移装置（6）一共有六个步进电机以及六组步进电机驱动电路，每一组步进电机驱动电路都有步进电机正转控制线与反转控制线两根，总共需要十二个控制信号来管理。因此，图3中，为此设计了两块74HC273，它俩共有十六个输出端，满足管理步进电机驱动电路的需要。上述十二个控制信号由计算机RS232C接口（23）的输出联络线DTR依照时间顺序产生。输出联络线RTS充当时钟信号，两块74HC164把该DTR串行信号移位成16位并行输出信号，送往六组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，驱动六个步进电机正转或者反转。
图3中，两块74HC164把串行信号移位成正确的并行信号的过程中会产生一些错误的过渡性的信号。因此，只有当正确的并行输出信号产生以后才允许施加到步进电机驱动电路上，这由TXD来控制两块74HC273输出并寄存数据的动作时刻。
RS232C接口的信号电平与TTL电平信号不一样，需要经过电平转换电路才能匹配。图2提供了一例。
步进电机驱动电路及其与步进电机的连接关系请参考单片机的有关书籍，例如《51单片机应用实例详解》（第281页，杨欣等编著，清华大学出版社，2010年5月第1版）。计算机RS232C接口的控制请参看《Visual_Basic与RS-232串行通信控制（最新版）》（范逸之、陈立元编著，清华大学出版社，2002年 6月第1版）。
Claims (3)
1.自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱，其特征是：包括一台光照培养箱、两套XYZ轴位移装置、两个摄像头、一台计算机、两块MAX232、两块74HC164、两块74HC273以及+5V电源；其中，两套XYZ轴位移装置分别通过其中的第一套直线轴位移装置的金属底板上的销钉孔安装到光照培养箱内部的顶部与底部，每一个摄像头安置在一套XYZ轴位移装置中的第三套直线轴位移装置的滑台上，通过USB电缆连接到计算机的一个USB接口；计算机的RS232C接口的两根输出联络线以及串行数据输出端经过两块电平转换电路MAX232以后分别变换成TTL电平信号RTS与DTR以及TXD，它们各自连接有一个下拉电阻，RTS还分别连接到两块74HC164的时钟端，DTR连接到第一块74HC164的一个串行数据输入端，TXD连接到两块74HC273的时钟端，第一块74HC164的另一个串行数据输入端、两块74HC164的清零端以及两块74HC273的清零端都连接到+5V电源的正极，两块74HC164的十六个输出端与两块74HC273的十六个输入端D一一连接，第一块74HC164的最高位输出端QH还连接到第二块74HC164的两个串行数据输入端，两块74HC273的十六个输出端各自连接有一个下拉电阻，第一块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第一套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线，第二块74HC273的低六位输出端两个一组分别连接到第二套XYZ轴位移装置的三组步进电机驱动电路的正转控制线与反转控制线。
2. 根据权利要求1所述的自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱，其特征是：所述一套XYZ轴位移装置包括三套直线轴位移装置；其中，第二套直线轴位移装置通过其金属底板上的销钉孔以及第一套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第一套直线轴位移装置的滑台上，第三套直线轴位移装置通过其第一块金属板上的销钉孔以及第二套直线轴位移装置的滑台上的销钉孔安置到第二套直线轴位移装置的滑台上；这三套直线轴位移装置的滚珠丝杆相互垂直。
3. 根据权利要求2所述的自动聚焦立体拍摄培养物的光照培养箱，其特征是：所述一套直线轴位移装置包括两根光轴、一根滚珠丝杆、两个法兰直线轴承、三个直线轴承、三个螺母座、一个滑台、两块金属板、一块金属底板、一个步进电机、一个步进电机架以及一组步进电机驱动电路；其中，两根光轴以及滚珠丝杆彼此平行，各自穿过一个直线轴承，这三个直线轴承上各自配合有一个螺母座，滑台是一个金属板，滑台上面开设有销钉孔，滑台通过螺丝同时固定在上述三个螺母座上；两块金属板各自开设有左、中、右三个圆孔，第一根光轴的两端分别安装在这两块金属板的左圆孔上，通过这两个左圆孔上的螺丝固定，第二根光轴的两端分别安装在这两块金属板的右圆孔上，通过这两个右圆孔上的螺丝固定；两块金属板上中间的圆孔各自通过螺丝安装一个法兰直线轴承，滚珠丝杆的一端安置在第一块金属板上的法兰直线轴承中，滚珠丝杆的另一端穿过第二块金属板上的法兰直线轴承，然后连接到一个联轴器的一端，该联轴器的另一端连接到一个步进电机的轴，该步进电机通过步进电机架安置到该套直线轴位移装置的金属底板上，并与一组步进电机驱动电路配合；两块金属板都安置在该套直线轴位移装置的金属底板上，两块金属板以及金属底板上分别开设有销钉孔。
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